लघूगणकीय अवकलन

लघूगणकीय अवकलन का उपयोग बड़े फलनों को विभेदित करने के लिए किया जाता है, जिसमें लघुगणक और अवकलन के श्रृंखला नियम का उपयोग किया जाता है। फलन $f(x)$ का लघूगणकीय अवकलन ${\frac {f'(x)}{f(x)}}\cdot {d \over dx}\cdot logf(x)={\frac {f'(x)}{f(x)}}$ है। साथ ही लघुगणक का उपयोग फलन के गुणनफल को फलन के योग में और फलन के विभाजन को फलन के अंतर में बदल देता है।

चरघातांकी फलन या बहुत सारे उप-फलन वाले फलन को लघूगणकीय अवकलन का उपयोग करके आसानी से विभेदित किया जा सकता है। आइए उदाहरणों के साथ लघूगणकीय अवकलन के अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानें।

परिभाषा

लघुगणकीय अवकलन लघुगणक गुणों और अवकलन के श्रृंखला नियम पर आधारित है और इसका उपयोग मुख्य रूप से $f(x)^{g(x)}$ के रूप के फलनों को विभेदित करने के लिए किया जाता है। यह सरल और त्वरित चरणों में अवकलन को आसानी से करने में सहायता करता है। जो कार्य जटिल हैं और जिन्हें बीजगणितीय रूप से हल नहीं किया जा सकता है और विभेदित नहीं किया जा सकता है, उन्हें लघुगणकीय अवकलन का उपयोग करके विभेदित किया जा सकता है।

सूत्र

फलन $f(x)$ का लघूगणकीय अवकलन फलन के अवकलन के बराबर होता है, जिसे फलन से विभाजित किया जाता है। यहाँ वह सूत्र दिया गया है जिसका उपयोग मुख्य रूप से लघूगणकीय अवकलन में किया जाता है।

${d \over dx}logf(x)={\frac {f'(x)}{f(x)}}$

लॉगरिदमिक अवकलन का उपयोग तब किया जाता है जब फलन कई उप-फ़ंक्शनों से बना होता है, जिसमें फ़ंक्शनों के बीच एक उत्पाद, फ़ंक्शनों के बीच विभाजन, फ़ंक्शनों के बीच एक घातीय संबंध या किसी फलन को दूसरे फलन में बढ़ाया जाता है। लघूगणकीय फलन के उत्पाद को फ़ंक्शनों के योग में और फ़ंक्शनों के विभाजन को फ़ंक्शनों के अंतर में बदलने में सहायता करते हैं। इसके अलावा, लघूगणकीय का उपयोग करके फलन को तोड़ने के बाद, इसे अवकलन के श्रृंखला नियम का उपयोग करके आसानी से एक सामान्य फलन के रूप में विभेदित किया जा सकता है। अवकलन के श्रृंखला नियम ने पहले लघूगणकीय को शामिल करते हुए फलन को विभेदित किया और फिर फलन को स्वतंत्र रूप से विभेदित किया।

${d\log f(x) \over dx}={\frac {1}{f(x)}}{df(x) \over dx}$

${d \over dx}\cdot \log f(x)={\frac {1}{f(x)}}{d \over dx}f(x)$

लघुगणकीय गुणों का निम्नलिखित समूह फलनों को सरल बनाने और अवकलन प्रक्रिया को निष्पादित करने में सहायता करता है।

• $\log AB=\log A+\log B$
• $\log {\frac {A}{B}}=\log A-\log B$
• $logA^{B}=B\log A$
• $logB^{A}={\frac {(\log A)}{(\log B)}}$

लघूगणकीय अवकलन के अनुप्रयोग

लघूगणकीय अवकलन के अनुप्रयोग फलन के गुणनफल, दो फलन के विभाजन और चरघातांकी फलन के लिए हैं। आइए लॉगरिदमिक अवकलन के इन अनुप्रयोगों में से प्रत्येक पर नज़र डालें।

फलन का गुणनफल

दो या अधिक फलन के गुणनफल के लिए, लघूगणकीय का अनुप्रयोग गुणनफल को फलन के योग में बदल देता है और फलन के आसान अवकलन की सुविधा देता है। मान लें कि फलन $f(x)$, क्रमशः दो उप-फलन $g(x)$, और $h(x)$ का गुणनफल है, और हम फलन के अवकलन के बाद लॉगरिदमिक लागू कर सकते हैं।

$f(x)=g(x)\cdot h(x)$

आइए हम उपरोक्त समीकरण के दोनों ओर लघुगणक लागू करें जो फलनों के गुणनफल को दर्शाता है।

$\log f(x)=\log(g(x)\cdot h(x))$

$\log f(x)=\log g(x)+\log h(x)$

आइये अब हम दोनों पक्षों में अवकलन करें।

d/dx log f(x) = d/dx log g(x) + d/dx log h(x)

f'(x)/f(x) = g'(x)/g(x) + h'(x)/h(x)

f'(x) = f(x) [g'(x)/g(x) + h'(x)/h(x)]

f'(x) = f(x) [h(x)·g'(x) + g(x)·h'(x)] / g(x)·h(x)

f'(x) = g(x)·h(x) [h(x)·g'(x) + g(x)·h'(x)] / g(x)·h(x)

f'(x) = h(x)·g'(x) + g(x)·h'(x)

दो फलनों के गुणनफल का यह विभेदन, जिसमें लघुगणकीय अवकलन शामिल है, लाइबनिज़ नियम कहलाता है। उपरोक्त नियम को "गुणनफल नियम" के नाम से जाना जाता है।

फलनों का विभाजन

एक फलन के दूसरे फलन के साथ विभाजन का अवकलन जिसे फलन का भागफल भी कहा जाता है, लघूगणकीय अवकलन की प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। एक फलन के दूसरे फलन के साथ विभाजन के लिए लघुगणक का अनुप्रयोग इसे दो फ़ंक्शनों में से प्रत्येक के लघुगणक में अंतर में बदल देता है। आइए एक फलन f(x) पर विचार करें, जो दो फलन g(x) और h(x) के भागफल के बराबर है।

f(x) = g(x)/h(x)

आइए उपरोक्त बराबर के दोनों ओर लघुगणक लागू करें जो दोनों फलनों के भागफल का प्रतिनिधित्व करते हैं।

log f(x) = log g(x)/h(x)

log f(x) = log g(x) - log h(x)

Further we can apply differentiation to the above logarithmic equation.

d/dx log f(x) = d/dx log g(x) - d/dx log h(x)

f'(x)/f(x) = g'(x)/g(x) - h'(x)/h(x)

f'(x) = f(x)[g'(x)/g(x) - h'(x)/h(x)]

f'(x) = f(x) [g'(x)·h(x) - g(x)·h'(x)]/g(x)·h(x)

f'(x) = g(x)/h(x) [g'(x)·h(x) - g(x)·h'(x)]/g(x)·h(x)

f'(x) = [g'(x)·h(x) - g(x)·h'(x)]/h²(x)

उपरोक्त नियम को "भागफल नियम" के नाम से जाना जाता है।

महत्वपूर्ण टिप्पणियाँ

जब हमें h(x) = f(x)g(x) के रूप वाले किसी फलन का व्युत्पन्न ज्ञात करना हो, तो लघुगणकीय अवकलन का उपयोग करना अनिवार्य है।

यहाँ, प्रक्रिया को सार्थक बनाने के लिए दिए गए डोमेन में h(x) और f(x) दोनों को सकारात्मक होना चाहिए।